很少有應(yīng)用比現(xiàn)代助聽(tīng)器面臨更多的技術(shù)限制。在這里，在較小的設(shè)計(jì)內(nèi)提高性能水平和降低功耗的需求大于消費(fèi)電子。

這種壓力被助聽(tīng)器行業(yè)目前每年增長(zhǎng)4-6%(據(jù)一些知名的市場(chǎng)研究公司)的事實(shí)放大，由中國(guó)和印度人口老齡化和新的市場(chǎng)發(fā)展所推動(dòng)。因此，有必要以改進(jìn)的功能滿(mǎn)足更大范圍的患者。

通過(guò)集成更精密的數(shù)字信號(hào)處理(DSP)的半導(dǎo)體方案，將使制造商能夠滿(mǎn)足助聽(tīng)器用戶(hù)的這些需求。下文詳細(xì)介紹影響DSP技術(shù)的各種設(shè)計(jì)考量及在當(dāng)今助聽(tīng)器內(nèi)的應(yīng)用。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，助聽(tīng)器的工作原理如下。聲波由麥克風(fēng)接收，并轉(zhuǎn)換成一個(gè)模擬電信號(hào)。一個(gè)模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器拾取這個(gè)模擬信號(hào)，并把它轉(zhuǎn)換成一個(gè)數(shù)字信號(hào)。然后，用DSP算法處理和調(diào)節(jié)它。然后該數(shù)字信號(hào)被重新轉(zhuǎn)換為模擬形式，傳遞到接收器，并轉(zhuǎn)換成由助聽(tīng)器用戶(hù)聽(tīng)到的聲波。為了盡量減少這些設(shè)備的視覺(jué)影響，提高佩戴者的舒適性，更分立的新模型被引入。常用的耳背式(BTE)設(shè)備現(xiàn)在開(kāi)始被位于耳道內(nèi)更深的助聽(tīng)器替換，如深耳道(CIC)和耳道內(nèi)不可見(jiàn)(IIC)設(shè)備，或微型耳罩式設(shè)備(又稱(chēng)微型耳背式或OTE)。助聽(tīng)器這種“聽(tīng)到但看不到” 的趨勢(shì)需要大量系統(tǒng)小型化到為設(shè)備供電的集成電路。

定制需求

原始設(shè)備制造商(OEM)正探索可實(shí)現(xiàn)助聽(tīng)器自身獨(dú)特的數(shù)據(jù)信號(hào)處理算法的IC方案。這將支持更高能效的“平臺(tái)”策略到位，不同的助聽(tīng)器模型從同核DSP創(chuàng)建。例如，輕度聽(tīng)力受損可由一組特定的算法來(lái)解決，而高功率器件，解決嚴(yán)重的聽(tīng)力受損，可以使用相同的平臺(tái)，但區(qū)別于額外的增益或功能和性能。

與可攜式電子設(shè)備無(wú)線互通互聯(lián)

已經(jīng)有相當(dāng)大的興趣使用無(wú)線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)助聽(tīng)器和電子設(shè)備如智能手機(jī)之間的音頻信號(hào)傳輸。通過(guò)2.4 GHz頻帶(基于藍(lán)牙和ZigBee無(wú)線標(biāo)準(zhǔn))，無(wú)線互通互聯(lián)可以使助聽(tīng)器的用戶(hù)直接從電子設(shè)備體驗(yàn)音頻。例如，用戶(hù)可從手持設(shè)備串流音樂(lè)，或使用他們的助聽(tīng)器作為一個(gè)耳機(jī)進(jìn)行通話。無(wú)線互通互聯(lián)也可增強(qiáng)用戶(hù)和設(shè)備之間的互動(dòng)。使用智能手機(jī)，助聽(tīng)器用戶(hù)可以很容易地調(diào)整和自定義參數(shù)和設(shè)置(如音量控制)，而不需要繁瑣的繼電器配件。由于無(wú)線技術(shù)沒(méi)有明確的標(biāo)準(zhǔn)，工程師必須能夠快速適應(yīng)新興標(biāo)準(zhǔn)，如藍(lán)牙低功耗。

DSP架構(gòu)選擇

有許多不同類(lèi)型的DSP架構(gòu)可用于現(xiàn)代半導(dǎo)體。由于該架構(gòu)對(duì)助聽(tīng)器設(shè)計(jì)的整體能效將有相當(dāng)大的影響，OEM工程團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)確保他們認(rèn)真考慮可用的選擇，最后做出決定選擇一個(gè)。

1. 封閉式架構(gòu)

采用一個(gè)封閉的、固定功能結(jié)構(gòu)的DSP直接硬連線入架構(gòu)中，優(yōu)化系統(tǒng)功耗和尺寸。但這以犧牲系統(tǒng)靈活性為代價(jià)。雖然一些小的參數(shù)仍然可調(diào)，但如果沒(méi)有大的重設(shè)工作，IC的基本功能不能被改變 - 這是昂貴和耗時(shí)的。

2. 開(kāi)放式可編程架構(gòu)

開(kāi)放式可編程架構(gòu)為OEM提供改進(jìn)的設(shè)計(jì)靈活性，因?yàn)镈SP算法可相對(duì)易于修改。然而，這種靈活性被容納在一個(gè)更大的系統(tǒng)，這不能滿(mǎn)足現(xiàn)代助聽(tīng)器嚴(yán)格的功率和尺寸要求。

3. 半可編程及特定應(yīng)用、開(kāi)放式可編程架構(gòu)

能將封閉式和開(kāi)放式可編程的有利屬性結(jié)合在一起的替代架構(gòu)現(xiàn)在正在出現(xiàn)。半可編程架構(gòu)基本的DSP功能是硬接入邏輯模塊和額外的可編程DSP元素，額外的能力可以在軟件中實(shí)現(xiàn)。雖然這提供了一些靈活性，但半可編程架構(gòu)仍然比封閉式架構(gòu)有大得多的功率預(yù)算。特定應(yīng)用、開(kāi)放式可編程架構(gòu)提出了另一種方法。在這里，DSP結(jié)構(gòu)是結(jié)合對(duì)應(yīng)用需求的深入了解而設(shè)計(jì)和優(yōu)化，以處理特定應(yīng)用的特定信號(hào)處理要求。它有開(kāi)放可編程架構(gòu)的軟件可編程能力和相對(duì)接近封閉式架構(gòu)的電源能效，設(shè)計(jì)布局很好實(shí)施和利用適合的半導(dǎo)體幾何結(jié)構(gòu)。這樣的架構(gòu)推進(jìn)OEM廠商現(xiàn)在所需的平臺(tái)方案。

安森美半導(dǎo)體的Ezairo 7100是緊湊的、極精密的系統(tǒng)級(jí)芯片(SoC)方案，針對(duì)下一代助聽(tīng)器的部署。它結(jié)合一個(gè)模擬前端，一個(gè)ARM Cortex-M3處理器，和一個(gè)24位四核DSP(基于特定應(yīng)用、開(kāi)放式可編程架構(gòu))到單個(gè)半導(dǎo)體芯片。封閉式和開(kāi)放式可編程混合架構(gòu)的實(shí)施意味著在最大時(shí)鐘速度10. 24MHz運(yùn)行時(shí)IC消耗小于0.7 mA。這能降低系統(tǒng)功耗，同時(shí)仍然給工程師必要的設(shè)計(jì)靈活性(算法可調(diào))，以創(chuàng)建功能豐富的助聽(tīng)器設(shè)計(jì)，從競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出。

總之，助聽(tīng)器行業(yè)的技術(shù)在不斷變化– 利用迅速發(fā)展的創(chuàng)新和針對(duì)新興市場(chǎng)。強(qiáng)勁的競(jìng)爭(zhēng)和更快上市的市場(chǎng)需求，導(dǎo)致產(chǎn)品生命周期縮短，和需要更大的差異化。使用安森美半導(dǎo)體的可編程或特定應(yīng)用架構(gòu)的DSP技術(shù)，工程師將創(chuàng)建更小的、功能豐富的助聽(tīng)器，提高用戶(hù)的舒適度和滿(mǎn)意度。